KR20170065699A - Uv-led모듈을 이용한 오존발생장치 - Google Patents

Abstract

UV-LED모듈을 이용한 오존발생장치가 개시된다. 개시된 오존발생장치는 산소를 포함한 가스를 수용하는 반응챔버; 및, 상기 반응챔버에 설치되어, 상기 반응챔버 내의 산소에 240nm 파장의 자외선을 조사하여 오존을 생성하는 UV-LED모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

UV-LED모듈을 이용한 오존발생장치 {OZONE GENERATOR USING UV-LED MODULE}

본 발명은 UV-LED모듈을 이용해 일정파장의 자외선을 산소를 포함한 가스에 조사함으로써 오존가스를 생성하는 UV-LED모듈을 이용한 오존발생장치에 관한 것으로서, 특히 오존발생 대용량화와 장치를 작게 구성함으로써 보다 높은 안정성을 확보하여 오존을 발생시키며 유지관리비용을 획기적으로 절감할 수 있는 오존발생장치에 관한 것이다 .

오존은 불안정한 가스로서 화학적으로 매우 활성이 높아 공기 및 물 속의 박테리아나 바이러스, 곰팡이균, 악취를 내는 각종 유해가스 및 인체에 해로운 유기물질(솔밴트류, 농약, 중금속 성분 등) 등을 공격하여 이들과 화학 반응을 일으켜 산화시킨다. 이러한 성질을 이용하여 공기나 물을 깨끗하고 살균된 상태로 만들게 된다. 한편, 오존은 무색의 자극성 냄새가 있는 기체로서 강력한 산화력을 가지고 있으며, 산소원자 3개로 결합구성 되어 있다. 이러한 오존은 염소 등과 달리 산화제로 쓰일 때 유해 잔류물을 전혀 남기지 않으며, 살균력이 강하여 박테리아와 바이러스균을 제거하며, 강력한 표백력을 가지고 있다. 또한 기를 만들고, 각 종 공장 및 쓰레기 처리장 등의 냄새를 오존처리로 없애 작업환경을 개선한다.

농약, 유해가스, 중금속 제거효과로써 과일, 야채 등의 잔류농약을 오존수로 세척을 통해 분해 제거하여 청정화하고, 지하수 등에 유입된 농약 및 중금속 성분을 오존으로 분해 제거하고 청정화하며, 공해를 유발하는 각종 유기가스를 오존으로 분해 안전하게 배출시킨다.

이러한 오존은 주로 공기 또는 산소에 에너지를 가하여 물리 화학적인 변화를 유도시켜 오존을 발생하는 장치로서 오존을 발생시키는 방법으로는 무성방전법, 전해법, 고주파 전계법, 방사선 조사법 등이 있으나 산업 쪽에서는 무성방전방식이 에너지 효율면 성능의 안정성 조작 및 제어의 편리성으로 가장 널리 이용되어 왔다.

무성방전방식은 도 1과 같이, 유리 절연체를 사이에 두고 그 방전관 안에 고압을 가함으로써 + 와 - 전기사이에 무성방전이 일어나게 하여 방전관 유리 밖과 몸통 사이를 지나는 공기 속의 산소가 전기적 에너지와의 충돌에 의해 깨지고 재결합하는 과정에서 오존이 발생된다. 이때 몸통에는 전기적 에너지의 충돌로 인해 열이 발생하게 되므로 항상 몸통내부에는 냉각수 또는 공기를 흐르게 하여야 한다.

그러나 산업용 및 대용량을 구성할 경우 복수의 방전관을 구성하여야 하며 각 방전관에 대한 냉각설비 및 산소유입 설비 등 구성이 복잡해지며 부대설비가 커지는 단점이 있다. 또한 유입되는 공기 또는 산소내의 수분 및 미세먼지 등으로 인해 방전관의 수명이 단축되거나 오존발생 효율이 저하되기도 한다.

또한, 전기분해방식은 질소산화물의 생성이 없고 고농도 오존을 얻을 수 있고 설치장비가 소형으로 가능하다는 장점은 있으나, 오존발생량이 적어 산업용이나 대용량으로는 적합하지 못하였다.

또한, 방사선 조사방식은 전력이 필요없고 오존제조비용이 싼 특징은 있으나, 방사선 발생원의 관리가 어렵고 고농도 오존제조가 불가능하고 반응기재질의 선정 어려움 등으로 실용화에 어려움이 있었다.

등록실용신안 20-0379578

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하고자 창안된 것으로서, 간단한 구조를 갖으며 장치를 소형화할 수 있을 뿐 아니라, 오존발생량을 용이하게 조절할 수 있고, 소비전력을 대폭 절감할 수 있는 UV-LED모듈을 이용한 오존발생장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 UV-LED모듈을 이용한 오존발생장치는 산소를 포함한 가스를 수용하는 반응챔버; 및, 상기 반응챔버에 설치되어, 상기 반응챔버 내의 산소에 240nm 파장의 자외선을 조사하여 오존을 생성하는 UV-LED모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 UV-LED모듈은 복수개 UV-LED로 이루어지며, 상기 복수의 UV-LED를 개별적으로 온오프 제어하는 제어부;를 더 포함하여, 상기 복수의 UV-LED는 상기 제어부의 제어에 의해 작동 개수가 조절되어 상기 반응챔버 내에 산소에서 발생되는 오존발생량이 조절되도록 구성할 수 있다.

상기한 바에 따르면, 본 발명은 반영구적이면서 저전력 사용이 가능한 UV-LED모듈을 적용함으로써 유지관리비를 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 구조가 간단하며 장치를 소형화할 수 있고, 친환경적이면서 고효율의 오존을 얻을 수 있는 효과가 있다.

기존의 무성방전방식 등은 방전관 보호 및 오존발생효율을 증대시키기 위하여 전처리 설비를 추가로 설치해야 했으나, 본 발명은 이러한 전처리 설비들을 대폭 줄일 수 있어 제작단가를 크게 낮출 수 있다.

아울러, 본 발명은 UV-LED모듈의 LED작동개수를 조절하는 형태로 소용량에서 대용량까지 오존발생량 조절이 용이하므로, 필요에 따라 오존발생량을 적절하게 조절하여 운용하는 것이 가능해 유지관리가 간편한 효과가 있다.

도 1은 종래의 무성방전방식의 오존발생원리를 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 UV-LED모듈을 이용한 오존발생장치를 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명의 다른 형태의 오존발생장치를 나타낸 도면이다.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.

이하, 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 UV-LED모듈을 이용한 오존발생장치에 대해 설명한다.

본 발명의 오존발생장치는 반응챔버(10)와 UV-LED모듈(20)을 포함한다.

반응챔버(10)는 탱크 형태로 형성되거나 배관 형태로 이루어질 수 있으며, 탱크형태의 경우, 산소를 포함한 가스가 반응챔버(10)에 저장된 상태에서 오존생성반응이 일어나게 하거나, 배관형태의 경우, 산소를 포함한 가스가 반응챔버(10)를 통해 이송되면서 오존생성반응이 일어나도록 할 수 있다.

UV-LED모듈(20)는 240nm파장의 자외선을 조사하도록 특화된 모듈로서, 반응챔버(10)에 설치된다.UV-LED모듈(20)는 복수개의 UV-LED로 이루어져, 전원(31)으로부터 전기를 공급받고, 제어부(33)를 통해 개별적으로 온/오프제어되게 된다. 여기서 전원(31)은 직류(DC)전원으로 이루어지게 된다.

이하, 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 UV-LED모듈을 이용한 오존발생장치의 오존생성과정에 대해 설명한다.

일정유량이 확보된 공기(산소를 포함한 가스)는 반응챔버(10)로 유입되어진다. 이때, 공기중에 수분, 미세입자, 기타분순물 등이 제거되어지면 보다 고품질의 오존을 생성하여 얻을 수 있으므로 적정 전처리공정이 필요할 수 있다.

본 발명의 오존발생장치는 도 3과 같이, 산소발생기(40)를 반응챔버(10)의 전류측에 설치하여, 반응챔버(10)에 유입되기 전에 산소함유량을 높여 반응챔버(10)로 유입시킴으로써 더 많은 오존발생량을 얻을 수 있다.

반응챔버(10) 내에 수용된 공기 중의 산소에 240nm 파장의 자외선이 조사됨으로써, 분해반응과 재결합반응을 통해 오존을 생성하게 된다. 이때, 가스에 포함된 산소 유입농도에 따라 제어부(33)를 통해 UV-LED모듈(20)의 UV-LED(22) 작동개수를 조절함으로써 적정 오존생성을 유도할 수 있을 뿐 아니라, 반응효율을 높일 수 있다.

상기와 같이, 본 발명은 무성방전관방식, 전기분해방식, 방사선방식 등의 기존 오존생성방식을 단점을 개선하여 UV-LED모듈을 적용하여 오존을 발생시키는 장치로서, UV-LED의 특성으로 인해 낮은 전력소비하에서 운전될 수 있으며, 장기간 사용하여도 고장이나 보수를 할 필요가 없어 긴 수명을 가질 뿐 아니라, 안정적인 파장의 자외선 조사가 가능하여 오존발생을 안정적으로 지속시킬 수 있다.

특히, 본 발명의 오존발생장치는 반응챔버(10)의 전류측에 산소발생기(40)를 설치하여, 반응챔버(10)로 유입되는 공기 중의 산소함유량을 조절하여 반응챔버(10)로 유입시킬 수 있어, 필요에 따라 고농도의 산소를 포함한 공기를 반응챔버(10)에서 반응시켜 오존발생량을 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 오존발생기는 UV-LED모듈(20)의 UV-LED(22) 작동개수를 조절하여, 오존발생량을 조절할 수 있다.

또한, 본 발명의 오존발생기는 반응챔버(10) 내의 가스 중 산소농도를 측정하기 위한 산소농도센서(45)를 설치하고, 제어부(33)는 산소농도센서(45)로부터 검출된 반응챔버(10) 내의 가스 중 산소농도에 따라 UV-LED모듈(20)의 UV-LED(22) 작동개수를 조절하도록 제어함으로써, 적정 오존생성을 유도할 수 있다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시 예와 관련하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주 되어야 할 것이다.

10...반응챔버
20...UV-LED모듈
22...UV-LED
31...전원
33...제어부
40...산소발생기

Claims (2)

1. 산소를 포함한 가스를 수용하는 반응챔버;
   상기 반응챔버에 설치되어, 상기 반응챔버 내의 산소에 240nm 파장의 자외선을 조사하여 오존을 생성하는 UV-LED모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 오존발생장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 UV-LED모듈은 복수개 UV-LED로 이루어지며,
   상기 복수의 UV-LED를 개별적으로 온오프 제어하는 제어부;를 더 포함하여,
   상기 복수의 UV-LED는 상기 제어부의 제어에 의해 작동 개수가 조절되어 상기 반응챔버 내에 산소에서 발생되는 오존발생량이 조절되는 것을 특징으로 하는 오존발생장치.
   
   

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